Le premier lot d’images du puissant télescope spatial James Webb a ouvert un nouveau chapitre de l’exploration cosmique, mais les astronomes affirment que les découvertes les plus importantes de l’observatoire pourraient bien être celles qu’ils n’ont même pas encore imaginées.
Des galaxies lointaines en collision, des exoplanètes géantes et des systèmes stellaires mourants ont été les premiers sujets célestes capturés par l’observatoire, qui a coûté plusieurs milliards de dollars. Ces images ont permis de mettre en valeur la large gamme de capacités d’imagerie infrarouge du télescope et de prouver qu’il fonctionne comme prévu.
La galerie de photos et de données spectrographiques de Webb, que les astronomes ont comparée aux résultats d’un simple “entraînement à la cible” alors qu’ils préparaient le télescope pour la science opérationnelle, a également donné un aperçu de plusieurs domaines de recherche prévus pour l’avenir.
Le programme de recherche sélectionné par concours comprend l’exploration de l’évolution des premières galaxies, le cycle de vie des étoiles, la recherche de planètes habitables en orbite autour de soleils lointains, et la composition des lunes dans notre propre système solaire externe.
Mais les découvertes les plus révolutionnaires de Webb, 100 fois plus sensible que son prédécesseur de 30 ans, le télescope spatial Hubble toujours en service, pourraient s’avérer être des découvertes accidentelles ou des réponses à des questions que les astronomes n’ont pas encore posées.
“Qui sait ce qui attend le JWST. Mais je suis sûr que nous aurons beaucoup de surprises”, a déclaré mardi René Doyon, chercheur principal de l’un des instruments de Webb, l’imageur dans le proche infrarouge et le spectrographe à fentes, au Goddard Space Flight Centre de la NASA dans le Maryland, où l’agence a dévoilé les premières images en couleur de l’observatoire.
Sept mois après le lancement de Webb en décembre, les astronomes se préparent à “quelque chose qui se trouve là-bas et dont nous n’avions jamais imaginé l’existence”, a déclaré John Mather, prix Nobel d’astrophysique à la NASA, dont les travaux des années 1990 ont contribué à consolider la théorie du “Big Bang” en cosmologie.
MATIÈRE NOIRE, ÉNERGIE NOIRE
Mather et d’autres scientifiques ont désigné la matière noire, un échafaudage cosmique invisible et peu compris mais théoriquement influent, comme une énigme que Webb pourrait percer au cours de sa mission.
De même, Hubble a ouvert un tout nouveau domaine de l’astrophysique consacré à un autre phénomène mystérieux, l’énergie sombre, car ses observations de supernovas ont conduit à la découverte inattendue d’une accélération de l’expansion de l’univers.
Les scientifiques estiment aujourd’hui que l’énergie et la matière noires représentent ensemble 95 % de l’univers connu. Toutes les galaxies, planètes, poussières, gaz et autres matières visibles du cosmos n’en constituent que 5 %.
“Ce furent d’énormes surprises”, a déclaré Mather à propos des premières découvertes de matière noire et d’énergie noire.
Amber Straughn, un scientifique adjoint du projet travaillant avec Webb, a déclaré : “Il est difficile d’imaginer ce que nous pourrions apprendre avec cet instrument cent fois plus puissant que nous ne connaissons vraiment pas encore.”
La matière noire a déjà figuré en bonne place dans la toute première image de “champ profond” de Webb, une photo composite d’un amas de galaxies lointain, SMACS 0723, qui offre l’aperçu le plus détaillé à ce jour des débuts de l’univers grâce à un effet de loupe appelé lentille gravitationnelle.
La masse combinée des galaxies et d’autres matières invisibles au premier plan de l’image déforme suffisamment l’espace environnant pour amplifier la lumière provenant de galaxies plus lointaines derrière elles, faisant apparaître des objets moins lumineux plus éloignés, et donc plus anciens.
Au moins une des minuscules taches de lumière qui “bombardent” le bord de l’image remonte à 13,1 milliards d’années, soit près de 95 % du chemin jusqu’au Big Bang, le point d’éclair cosmique théorique qui a mis l’univers en mouvement il y a 13,8 milliards d’années.
Mais comme la masse combinée calculée de toute la matière visible au premier plan ne suffit pas à elle seule à produire la faible distorsion circulaire observée sur l’image, l’effet de lentille est une preuve indirecte de la présence de matière noire.
“C’est l’outil le plus puissant dont nous disposons, en astrophysique, pour réaliser ce type d’expérience de lentille”, a déclaré Jane Rigby, une scientifique du projet d’exploitation de Webb. “Nous ne pouvons pas détecter directement la matière noire, mais nous voyons son impact… nous pouvons voir ses effets en action”.
“L’univers a toujours existé, nous avons juste eu à construire un télescope pour voir ce qu’il y avait là”, a-t-elle ajouté.
Une nouvelle lumière a également été apportée de manière inattendue par la première analyse spectrographique de Webb d’une exoplanète dans un système solaire lointain, dans ce cas une géante gazeuse à peu près de la taille de Jupiter surnommée WASP-96 b.
Mesure des longueurs d’onde de la lumière filtrée à travers l’atmosphère de l’exoplanète en orbite autour de son propre soleil.a clairement révélé la signature moléculaire de la vapeur d’eau dans les nuages et la brume, des caractéristiques que les scientifiques ont été surpris de découvrir.
“Il y a des découvertes dans ces données”, a déclaré Eric Smith, scientifique du programme Webb. “Nous faisons des découvertes et nous n’avons vraiment pas encore commencé à essayer”.
Thomson Reuters 2022
